AD轉(zhuǎn)換器種類(lèi)-模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法-模數(shù)轉(zhuǎn)換原理
出處:煙波游徒 發(fā)布于:2008-10-21 14:55:44
下面簡(jiǎn)要介紹常用的幾種模數(shù)轉(zhuǎn)換類(lèi)型的基本原理及特點(diǎn):積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、∑-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。
轉(zhuǎn)換器種類(lèi)1)積分型(如TLC7135)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
積分型AD模數(shù)轉(zhuǎn)換原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度信號(hào))或頻率(脈沖頻率),然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率,但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換依賴(lài)于積分時(shí)間,因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型,現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。
轉(zhuǎn)換器種類(lèi)2)逐次比較型(如TLC0831)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成,從MSB開(kāi)始,順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較,經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低,在低分辯率(<12位)時(shí)價(jià)格便宜,但高(>12位)時(shí)價(jià)格很高。
轉(zhuǎn)換器種類(lèi)3)并行比較型/串并行比較型(如TLC5510)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
并行比較型AD采用多個(gè)比較器,僅作比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換,又稱(chēng)FLash(快速)型。轉(zhuǎn)換速率極高,n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器,因此電路規(guī)模也極大,價(jià)格也高,只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。
串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間,典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成,用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換,所以稱(chēng)為Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)(Multistep/Subrangling)型AD,而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱(chēng)為流水線(Pipelined)型AD,現(xiàn)代的分級(jí)型AD中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類(lèi)AD速度比逐次比較型高,電路規(guī)模比并行型小。
轉(zhuǎn)換器種類(lèi)4)∑-Δ(Sigma?/FONT>delta)調(diào)制型(如AD7705)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
∑-Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。∑-Δ型AD模數(shù)轉(zhuǎn)換原理上近似于積分型,將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號(hào),用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測(cè)量。
轉(zhuǎn)換器種類(lèi)5)電容陣列逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式,也可稱(chēng)為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致,在單芯片上生成高的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列,可以用低廉成本制成高單片AD轉(zhuǎn)換器。近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。
轉(zhuǎn)換器種類(lèi)6)壓頻變換型(如AD650)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
壓頻變換型(Voltage-Frequency Converter)是通過(guò)間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。壓頻變換型模數(shù)轉(zhuǎn)換原理是首先將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率,然后用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無(wú)限增加,只要采樣的時(shí)間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個(gè)數(shù)的寬度。其優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、功耗低、價(jià)格低,但是需要外部計(jì)數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換。
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